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Elektrische Leuchte.
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Leuchten der erfindungsgemässen Art sind verhältnismässig einfach und billig herzustellen, da sie zum Unterschied von den bekannten zusammengesetzten Leuchten nur eine Entladungsröhre enthalten. Hiefür wird zweckmässig eine Quecksilberdampfröhre mit im Betrieb hohem Quecksilber- dampfdruck (höher als 2 Atm. ) benutzt. Diese Röhren können in sehr kleinen Abmessungen hergestellt werden, so dass auch die Abmessungen des Kolbens klein bleiben.
Die auf dem Markt erhältlichen Entladungsröhren werden mit besonderen Vorschaltimpedanzen benutzt, so dass sie nicht ohne weiteres in einer Anlage für gewöhnliche Glühlampen verwendet werden können. Bei der erfindungsgemässen Leuchte befindet sich der als Vorschaltwiderstand benützte Glühdraht innerhalb der Leuchte selbst. Da die Glühelektroden der Entladungsröhre nicht durch einen besonderen Glühstrom, sondern durch die Entladung geheizt werden, hat die Röhre und demzufolge die Reihenschaltung von Röhre und Glühdraht nur zwei Stromzuführungen. Der Kolben kann somit mit einem für Glühlampen üblichen Schrauben-oder Bajonettsockel versehen werden. Die Leuchte kann eine Glühlampe ersetzen, ohne dass die Schaltung der Anlage geändert zu werden braucht.
Der lumineszierende Kolben als Lichtquelle macht die Leuchte praktisch nicht komplizierter, da der lumineszierende Stoff sieh in oder auf dem Kolben befindet, welcher gleichzeitig zum Schutz der Entladungsröhre dient und die Wand des Raumes bildet, in dem der Glühdraht glüht. Dieser Raum kann evakuiert oder mit einer Gasfüllung versehen sein, die indifferent gegenüber dem Glühdraht und auch gegenüber dem lumineszierenden Material sein muss. Überdies braucht der lumineszierende Stoff
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keine gesonderte Zufuhr elektrischer Energie, da er durch die kürzeren von der Entladungsröhre ausgesandte Strahlen angeregt wird.
Die von dem Glühdraht ausgesandten infraroten Strahlen können den Wirkungsgrad des lumineszierenden Stoffes günstig beeinflussen, indem sie das Zurückfallen der angeregten Zentren des lumineszierenden Stoffes in den normalen Zustand beschleunigen.
Da bei Entladungsröhren die Brennspannung bekanntlich nach der Zündung erheblich ansteigt, entsteht die Gefahr, dass der Glühdraht während der Anheizperiode der Entladungsröhre überlastet wird. Es werden daher zweckmässig gleich im Kolben selbst Mittel vorgesehen, um dieser Überlastung des Glühdrahtes vorzubeugen. Man kann z. B. in Reihe mit dem beim normalen Betrieb benutzten Glühdraht einen Widerstand schalten, der in Reihe mit der Entladungsröhre und dem Glühdraht liegt, jedoch, nachdem die Brennspannul1g der Entladungsröhre bis zu einem gewissen Wert gestiegen ist, kurzgeschlossen wird.
Dieser Kurzschluss kann vorteilhafterweise mittels eines Bimetall-
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möglich, in Reihe mit dem Glühdraht einen Widerstand zu schalten, der in kaltem Zustand einen grösseren Widerstand hat als bei der Betriebstemperatur. Eine solche Ausführung hat den Vorteil, dass kein Schalter innerhalb der Leuchte nötig ist.
Die emndungsgemäi. ie Leuchte enthält drei Lichtquellen, weil es durch geeignete Kombination von drei Lichtquellen verschiedener Farbe möglich ist, Licht eines jeden Farbeindruckes zu erhalten.
Intensität und Farbe der drei Komponenten-Entladungsröhre, Glühdraht und lumineszierender Stoff-werden vorzugsweise derart gewählt, dass der Farbpunkt des summierten Lichtes im Weissfelde des Farbendreieckes gelegen ist. Bekanntlich entspricht jede Lichtfarbe einem bestimmten Punkt im Farbendreieck. Fig. 1 der Zeichnung stellt dieses Farbendreieck gemäss dem vom L C. I.-1931 (Inter- national eommission in Illumination) festgesetzten System dar. In der Mitte dieses Dreieckes liegt der Punkt, der das weisse Licht angibt. In der Nähe dieses Punktes liegen Punkte, die Farbeindrücken entsprechen, welche nur wenig vom Weiss abweichen.
In Fig. 1 sind durch die gestrichelte Ellipse A Punkte umrahmt, die Liehtfarben darstellen, welche mit nicht allzu grosser Ungenauigkeit als weiss bezeichnet werden können. Das von der gestrichelten Ellipse umgebene Feld wird hier Weissfeld genannt. Die Stelle dieser Ellipse im Farbendreieck wird hier wie folgt definiert. Die Enden der langen Achse der Ellipse liegen auf der Kurve B, welche die Farben des vom schwarzen Körper bei verschiedenen Temperaturen ausgestrahlten Lichtes darstellt. Die Punkte C und D (das sind die Enden der langen Achse) entsprechen der Strahlung des schwarzen Körpers bei zirka 36000 bzw. 77000 C. Die Enden der kurzen Achse der Ellipse werden durch den Sättigungsgrad der durch diese Punkte dargestellten Liehtfarbe gekennzeichnet. Der Sättigungsgrad der Punkte E und G beträgt 0.20 bzw. minus 0. 25.
Wählt man die drei Komponenten der erfindungsgemässen Leuchte derart, dass die Farbpunkte dieser Komponenten so im Farbendreieck liegen, dass das durch diese Punkte gebildete Dreieck das Weissfeld umrahmt, so kann man durch geeignete Wahl der Intensität des von jeder Lichtquelle ausgesandten Lichtes den Farbpunkt des kombinierten Lichtes auf jede gewünschte Stelle des Weissfeldes legen. Es ist jedoch nicht notwendig, dass das durch die Farbpunkte der drei Komponenten gebildete Dreieck das ganze Weissfe1d umrahmt.
Auch wenn nur ein Teil des 1Veissfeldes umrahmt wird, können bereits viele Farbtonungen, welche"weiss"wirken, erreicht werden.
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vom vorzugsweise aus Wolfram bestehenden Glühdraht ausgestrahlten Lichtes ist von der Temperatur des Drahtes abhängig, die durch Dimensionierung des Drahtes eingestellt werden kann. Der Farbpunkt des von dem lumineszierenden Kolben ausgesandten Lichtes wird von der Art des lumineszierenden Stoffes bedingt.
Die Fig. 2 der Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Leuchte gemäss der Erfindung dar.
Die Entladungsröhre 1 besteht aus einem Quarzrölhrellen mit innerem bzw. äusserem Durchmesser von 4 bzw. 7 ? Km. In dieser Entladungsröhre befinden sich zwei Elektroden 2 und 3, die von der Entladung erhitzt werden und mit einem die Elektronenemission fördernden Stoff, etwa Erdalkalioxyd od. dgl., bedeckt sind. Der gegenseitige Abstand dieser Elektroden ist 8 mm. Die Entladungsröhre enthält eine Menge Argon, das z. B. bei Zimmertemperatur einen Druck von 30 mm aufweist.
Überdies befindet sich in der Röhre eine Menge Quecksilber, das beim Betrieb so stark verdampft, dass ein sehr hoher Queeksilberdampfdruek, etwa 15 Atm., entwickelt wird.
Die Entladungsröhre 1 ist von einem vollkommen geschlossenen, aus gewöhnlichem Glas bestehenden Kolben 4 umgeben, der die Form eines üblichen Glülilampenkolbens hat. Die Röhre ist mittels des Stützdrahtes , der zu gleicher Zeit die Stromzuführung zu der Elektrode 2 bildet, auf dem Füsschen 6 befestigt. Der Kolben ist mit einem Sehraubsoekel 7 versehen und ist z. B. mit Stickstoff gefüllt, der bei Zimmertemperatur einen Druck von etwa 500 mm hat.
Innerhalb des Kolbens 4 befindet sieh der Wolframdraht 8, der kreisförmig gebogen ist, von den Stiitzdrähten 9 getragen wird und mit der Entladungsröhre 1 in Reihe geschaltet ist, so dass er von dem Entladungsstrom durchflossen wird und zu gleicher Zeit als Vorschaltwiderstand dient. In Reihe mit der Entladungsröhre und dem Strahlungskörper 8 ist noch ein Widerstand 10 geschaltet, der bei
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Zimmertemperatur einen wesentlich höheren Widerstand aufweist als bei der Betriebstemperatur. Hiedurch wird vermieden, dass der Entladungsstrom kurz nach dem Einschalten, d. h. in der Anleiz- periode eine zu grosse Starke annimmt. Der Widerstand 10 besteht z.
B. aus einem Stab aus einem gesinterten, keramisches Material und Silizium enthaltenden Gemisch. Bei der Herstellung dieses Widerstandes kann man z. B. von Ferro-Silizium mit einem hohen Siliziumgehalt (etwa ausgehen und dieses in Pulverform bringen, wonach es mit Aluminiumsilikat und Tragant, beide in Pulverform, unter Zusatz von Wasser zu einer homogenen Masse vermischt wird. Aus dieser Masse werden dann Stäbchen gepresst, wobei gleichzeitig an den Enden der Stäbchen Graphitblöckchen eingepresst werden können, welche als Kontaktteile des Widerstandes benutzt werden können. Die Stäbchen werden getrocknet und in einer reduzierenden Gasatmosphäre derart erhitzt, dass das Material sintert.
Durch Wahl der Verhältnisse der vermischten Bestandteile und auch durch Wahl der Temperatur, bei der gesintert wird, kann man das Verhältnis der Widerstandswerte bei Zimmertemperatur und Betriebstemperatur regeln.
Parallel zu dem Widerstand 10 ist ein aus Wolfram bestehender Widerstand 11 geschaltet, der bei Stromdurchgang den Widerstand 10 aufheizt. Bei der Inbetriebnahme fliesst zuerst nahezu der ganze Strom durch den Draht 11 ; die in diesem Draht entwickelte Wärme bringt dann den Widerstand 10 auf eine höhere Temperatur, wodurch der elektrische Widerstand abnimmt.
Die Innenseite des Kolbens 4 ist mit einer lumineszierenden Schicht 12 überzogen. Diese Schicht wird von den von der Entladungsröhre 1 ausgesandten Strahlen angeregt und sendet sichtbares Licht aus. Sie besteht aus einer Mischung von durch Silber aktiviertem Zinksulfid und von durch Kupfer aktiviertem Zinkkadmiumsulfid. Das Mischungsverhältnis ist derart gewählt, dass das von diesem lumineszierenden Gemisch ausgesandte Licht einen Farbpunkt hat, der in i < ig. l mit R bezeichnet ist.
Die Leuchte wird an ein Wechselstromnetz von 220 Volt und 50 Hertz angeschlossen. Der durch die Röhre 1 fliessende Strom beträgt nach Ablauf der Anheizzeit 0.5 Amp. Die Energieaufnahme der
Entladungsröhre beträgt dann 40 Watt, wobei der Quecksilberdampfdruck dann etwa 15 Atm. be- trägt. Das von dieser Quecksi1berdampfröhre ausgesandte Licht entspricht ungefähr dem Farbpunkt K in Fig. 1.
Länge und Durchmesser des Glühdrahtes 8 sind mit Rücksicht auf im Betriebe an ihm liegende
Spannung so bemessen, dass er beim Betrieb eine Temperatur von zirka 25000 C erreicht und dann 770 Int. Lumen in sichtbarem Bereich ausstrahlt. Der Farbpunkt dieses Lichtes ist in Fig. 1 mit L bezeichnet.
Der Farbpunkt des summierten Lichtes der Quecksilberdampfröhre, des Glühdrahtes und der fluoreszierenden Schicht ist in Fig. 1 mit M angegeben. Wie ersichtlich, stellt dieser Punkt ein praktisch weisses Licht dar.
PATENT-ANSPRÜCHE : l. Elektrische Leuchte, gekennzeichnet durch die Kombination einer mit durch die Entladung aufgeheizten Glühelektroden versehenen Entladungsröhre. eines mit dieser Röhre in Reihe geschalteten und die Vorschaltimpedanz dieser Röhre bildenden Glühdrahtes und eines die Röhre und den Glühdraht einschliessenden lumineszierenden Kolbens, der die Wand des Raumes bildet, in dem der Glühdraht glüht.
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Electric lamp.
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Luminaires of the type according to the invention are relatively simple and cheap to manufacture because, unlike the known composite luminaires, they contain only one discharge tube. A mercury vapor tube with a high mercury vapor pressure during operation (higher than 2 atm.) Is expediently used for this. These tubes can be manufactured in very small dimensions, so that the dimensions of the piston also remain small.
The discharge tubes available on the market are used with special series impedances, so that they cannot easily be used in a system for ordinary incandescent lamps. In the lamp according to the invention, the glow wire used as a series resistor is located inside the lamp itself. Since the glow electrodes of the discharge tube are not heated by a special glow current, but by the discharge, the tube and, consequently, the series connection of the tube and the glow wire has only two power leads. The piston can thus be provided with a screw or bayonet base that is customary for incandescent lamps. The lamp can replace an incandescent lamp without having to change the system circuit.
The luminescent bulb as a light source does not make the lamp any more complicated, as the luminescent substance is located in or on the bulb, which also serves to protect the discharge tube and forms the wall of the room in which the filament glows. This space can be evacuated or provided with a gas filling, which must be indifferent to the filament and also to the luminescent material. In addition, the luminescent material needs
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no separate supply of electrical energy, as it is excited by the shorter rays emitted by the discharge tube.
The infrared rays emitted by the filament can favorably influence the efficiency of the luminescent substance by accelerating the return of the excited centers of the luminescent substance to the normal state.
Since, as is well known, the operating voltage in discharge tubes increases considerably after ignition, there is a risk that the filament will be overloaded during the heating period of the discharge tube. Means are therefore expediently provided in the bulb itself in order to prevent this overloading of the glow wire. You can z. B. in series with the glow wire used in normal operation a resistor that is in series with the discharge tube and the glow wire, but is short-circuited after the Brennspannul1g of the discharge tube has risen to a certain value.
This short circuit can advantageously by means of a bimetal
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It is possible to connect a resistor in series with the glow wire, which has a greater resistance when cold than at operating temperature. Such a design has the advantage that no switch is required inside the lamp.
The emndungsgemäi. he luminaire contains three light sources because it is possible to obtain light of any color impression by a suitable combination of three light sources of different colors.
The intensity and color of the three components - discharge tube, filament and luminescent substance - are preferably selected in such a way that the color point of the summed light is located in the white field of the color triangle. It is well known that every light color corresponds to a certain point in the color triangle. Fig. 1 of the drawing shows this color triangle according to the system established by the L C. I. -1931 (International Commission in Illumination). In the middle of this triangle is the point which indicates the white light. In the vicinity of this point there are points that correspond to color impressions that deviate only slightly from white.
In Fig. 1, points are framed by the dashed ellipse A, which represent light colors, which can be called white with not too great an inaccuracy. The field surrounded by the dashed ellipse is called the white field here. The position of this ellipse in the color triangle is defined here as follows. The ends of the long axis of the ellipse lie on curve B, which shows the colors of the light emitted by the black body at different temperatures. The points C and D (these are the ends of the long axis) correspond to the radiation of the black body at about 36000 and 77000 C. The ends of the short axis of the ellipse are characterized by the degree of saturation of the light color represented by these points. The degree of saturation of points E and G is 0.20 and minus 0.25, respectively.
If the three components of the lamp according to the invention are selected in such a way that the color points of these components lie in the color triangle in such a way that the triangle formed by these points frames the white field, then the color point of the combined light can be selected by suitable selection of the intensity of the light emitted by each light source place on any desired point of the white field. It is not necessary, however, for the triangle formed by the color points of the three components to frame the entire white field.
Even if only part of the white field is framed, many shades of color that appear "white" can be achieved.
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The light emitted by the filament, which is preferably made of tungsten, depends on the temperature of the wire, which can be set by dimensioning the wire. The color point of the light emitted by the luminescent bulb is determined by the type of luminescent substance.
Fig. 2 of the drawing shows an embodiment of the lamp according to the invention.
The discharge tube 1 consists of a quartz tube with an inner or outer diameter of 4 or 7? Km. In this discharge tube there are two electrodes 2 and 3, which are heated by the discharge and are covered with a substance that promotes electron emission, such as alkaline earth oxide or the like. The mutual distance between these electrodes is 8 mm. The discharge tube contains a lot of argon, e.g. B. has a pressure of 30 mm at room temperature.
In addition, there is a lot of mercury in the tube, which vaporizes so strongly during operation that a very high queek silver vapor pressure, around 15 atm., Is developed.
The discharge tube 1 is surrounded by a completely closed bulb 4 consisting of ordinary glass and having the shape of a conventional incandescent lamp bulb. The tube is fastened to the foot 6 by means of the support wire, which at the same time forms the power supply to the electrode 2. The piston is provided with a Sehraubsoekel 7 and is z. B. filled with nitrogen, which has a pressure of about 500 mm at room temperature.
Inside the bulb 4 is the tungsten wire 8, which is bent into a circular shape, is carried by the support wires 9 and is connected in series with the discharge tube 1 so that the discharge current flows through it and at the same time serves as a series resistor. In series with the discharge tube and the radiation body 8, a resistor 10 is also connected, which at
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Room temperature has a much higher resistance than at operating temperature. This avoids that the discharge current shortly after switching on, i. H. assumes too great a strength in the bond period. The resistor 10 consists, for.
B. from a rod made of a sintered, ceramic material and silicon-containing mixture. In the manufacture of this resistor you can, for. B. start from ferro-silicon with a high silicon content (and bring this into powder form, after which it is mixed with aluminum silicate and tragacanth, both in powder form, with the addition of water to form a homogeneous mass. From this mass, rods are then pressed, whereby At the same time graphite blocks can be pressed in at the ends of the rods, which can be used as contact parts of the resistor The rods are dried and heated in a reducing gas atmosphere in such a way that the material sinters.
By choosing the proportions of the mixed components and also by choosing the temperature at which sintering takes place, the ratio of the resistance values at room temperature and operating temperature can be regulated.
In parallel with the resistor 10, a resistor 11 made of tungsten is connected, which heats the resistor 10 when the current passes through. When starting up, initially almost all of the current flows through the wire 11; the heat developed in this wire then brings the resistor 10 to a higher temperature, whereby the electrical resistance decreases.
The inside of the bulb 4 is coated with a luminescent layer 12. This layer is excited by the rays emitted by the discharge tube 1 and emits visible light. It consists of a mixture of silver activated zinc sulfide and copper activated zinc cadmium sulfide. The mixing ratio is chosen such that the light emitted by this luminescent mixture has a color point which is in i <ig. l is denoted by R.
The lamp is connected to an alternating current network of 220 volts and 50 hertz. The current flowing through the tube 1 is 0.5 amp after the heating time has elapsed. The energy consumption of the
The discharge tube is then 40 watts, with the mercury vapor pressure then about 15 atm. amounts. The light emitted by this mercury vapor tube corresponds approximately to the color point K in FIG. 1.
The length and diameter of the filament 8 are taken into account in the operation on him
Dimension the voltage so that it reaches a temperature of approx. 25000 C during operation and then 770 Int. Emits lumen in the visible area. The color point of this light is labeled L in FIG.
The color point of the summed light from the mercury vapor tube, the filament and the fluorescent layer is indicated by M in FIG. As can be seen, this point represents a practically white light.
PATENT CLAIMS: l. Electric lamp, characterized by the combination of a discharge tube provided with glow electrodes heated by the discharge. a filament connected in series with this tube and forming the series impedance of this tube and a luminescent bulb enclosing the tube and filament, which forms the wall of the room in which the filament glows.